表面羧基化聚丙烯酸酯多孔微球的制备及其铜离子吸附性能研究

doi:10.19491/j.issn.1001-9278.2022.07.002

中国塑料 ›› 2022, Vol. 36 ›› Issue (7): 8-13.DOI: 10.19491/j.issn.1001-9278.2022.07.002

表面羧基化聚丙烯酸酯多孔微球的制备及其铜离子吸附性能研究

宋进, 徐航, 邹威, 王洪, 张晨()

北京化工大学材料科学与工程学院，北京 100029

收稿日期:2022-02-21 出版日期:2022-07-26 发布日期:2022-07-20
通讯作者: 张晨（1971—），女，教授，博士生导师，从事浓乳液聚合、高性能树脂的制备与改性领域研究工作，zhangch@ mail.buct.edu.cn
E-mail:zhangch@ mail.buct.edu.cn

Preparation and adsorption properties of surface⁃functionalized polyacrylate porous beads for Cu²⁺

SONG Jin, XU Hang, ZOU Wei, WANG Hong, ZHANG Chen()

College of Materials Science and Engineering，Beijing University of Chemical Technology，Beijing 100029，China

Received:2022-02-21 Online:2022-07-26 Published:2022-07-20
Contact: ZHANG Chen E-mail:zhangch@ mail.buct.edu.cn

摘要/Abstract

摘要：

以浓乳液作为悬浮聚合的油相，采用水（W）/油（O）/W浓乳液/悬浮聚合方法制备出了内部具有通孔结构、粒径均一的聚甲基丙烯酸叔丁酯多孔微球。结果表明，通过研究乳化剂含量、搅拌速度等参数对多孔微球的内部微孔形貌与微球粒径的影响，发现当乳化剂含量为4 %时，得到的聚合物微球内的微孔结构分布均匀；而聚合物微球的平均粒径会随着搅拌速度的增大而减小。将不同粒径的多孔微球进行酸化水解后得到了表面羧基官能化的聚合物多孔微球，利用其丰富的通孔结构实现了对铜离子（Cu²⁺）的有效吸附，当微球平均粒径介于200~300 μm时，铜离子的去除率最高，可达99.3 %。

关键词: 浓乳液, 悬浮聚合, 多孔微球, 甲基丙烯酸叔丁酯, 酸化水解, 铜离子吸附

Abstract:

In this work， poly（tert?butyl methacrylate） porous beads with an open?hole structure and a uniform particle size were prepared through a W/O/W concentrated emulsion/suspension polymerization method using a concentrated emulsion as an oil phase for suspension polymerization. The effects of emulsifier content and stirring speed on the internal microporous morphology and particle size of the resultant porous beads were investigated. The results indicated that a uniform micropore distribution was obtained in the polymer beads at an emulsifier content of 4 wt%. The average particles size of the porous beads decreased with an increase in stirring speed. The beads with different particle sizes were treated through acidic hydrolyzation to obtain the surface?functionalized porous beads with carboxyl groups. The functionalized beads achieved effective adsorption to copper ions （Cu²⁺） thanks to their multiporous structure. The functionalized beads with an average particle size between 200~300 μm obtained a maximum removal rate of 99.3 % for the absorption of copper ions.

Key words: concentrated emulsion, suspension polymerization, porous bead, poly（tert?butyl methacrylate）, acid hydrolysis, copper ion adsorption

中图分类号:

TQ323.4

宋进, 徐航, 邹威, 王洪, 张晨. 表面羧基化聚丙烯酸酯多孔微球的制备及其铜离子吸附性能研究[J]. 中国塑料, 2022, 36(7): 8-13.

SONG Jin, XU Hang, ZOU Wei, WANG Hong, ZHANG Chen. Preparation and adsorption properties of surface⁃functionalized polyacrylate porous beads for Cu²⁺[J]. China Plastics, 2022, 36(7): 8-13.

图/表 7

油相（浓乳液）

水相

甲基丙烯酸叔丁酯含量/g

三羟甲基丙烷

三丙烯酸酯/g

PEG⁃PPG⁃PEG

含量/g

BPO

含量/g

甲苯

含量/g

水含

量/mL

MBAM

含量/g

PVA

含量/g

APS

含量/g

水含

量/mL

表1 聚丙烯酸叔丁酯多孔微球的样品配方表

Tab.1 Formulation of poly（tert?butyl acrylate） porous beads

图1 不同铜离子浓度溶液的标准校正曲线

Fig.1 Calibration curve of copper ion solution with linearity concentration

图2 聚甲基丙烯酸叔丁酯微球的SEM照片

Fig.2 SEM of poly（tert?butyl methacrylate） porous beads

图3 不同乳化剂含量下制备的聚甲基丙烯酸叔丁酯球多孔微球的SEM照片

Fig.3 SEM of poly（tert?butyl methacrylate） porous beads with different emulsifier contents

图4 悬浮聚合的不同搅拌速度下制备的聚甲基丙烯酸叔丁酯球多孔微球的SEM照片

Fig.4 SEM of poly（tert?butyl methacrylate） porous beads prepared at different stirring speeds in suspension polymerization

图5 水解前后聚甲基丙烯酸叔丁酯的FTIR谱图

Fig.5 FTIR of poly（tert?butyl methacrylate） before and after hydrolysis

图6 不同粒径的多孔微球的铜离子吸附性能

Fig.6 Cu2+ adsorption performance of porous beads with different particle sizes

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